CN105934827B - 蓄电系统以及蓄电方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及蓄电系统以及蓄电方法。蓄电系统具备:发电元件,进行环境发电;蓄电池,通过上述发电元件的发电电力而被供电;DC/DC转换器,将上述发电元件的输出电压转换为规定电压;第一开关部,对将上述发电元件的输出电压直接向上述蓄电池供电或者经由上述DC/DC转换器供电进行切换;以及第一切换部,将上述DC/DC转换器变成主升压模式的上述蓄电池的电压以上的电压设为第一阈值的情况下,该第一切换部对上述蓄电池的电压和上述第一阈值的电压进行比较,并根据该比较结果来控制上述开关部。上述第一切换部在上述蓄电池的电压为上述第一阈值的电压以下的情况下,控制上述第一开关部,以便从上述发电元件对上述蓄电池进行直接供电。上述第一切换部在上述蓄电池的电压超过上述第一阈值的电压的情况下,控制上述第一开关部,以便从上述发电元件经由上述DC/DC转换器对上述蓄电池进行供电。

Description

蓄电系统以及蓄电方法
技术领域
本发明涉及将由进行环境发电的发电元件发电得到的电力蓄积在蓄电池中,来对外部负载装置供给电力的蓄电系统以及蓄电方法。
本申请基于2013年12月27日在日本提出的2013-272146号日本专利申请主张优先权,并在此引用其内容。
背景技术
近年来,因电子电路、无线技术的低耗电化,无线传感器、遥控开关这样的能量收集(环境发电)设备受到关注。能量收集设备通过从周围的环境获得电能,无需配线、电池更换而进行动作。作为能量收集设备,例如正在进行假定了在荧光灯、LED照明这样的屋内光中的使用的能量收集用的低照度色素增感太阳能电池的开发。
此外,专利文献1中公开了基于电力需要量来求出太阳能电池所被要求的适当发电量,并根据该要求的发电量来调整太阳能电池的发电量的发电系统。
另外,专利文献2以及3中公开了在发电电压较大的屋外用的太阳能电池中,在太阳能电池的发电电压的电压比蓄电池的电压大的情况下,不经由升压转换器而对蓄电池进行供电,能够减少升压转换器中的转换损失的情况。
专利文献4中公开了通过调节器电路、升压电路等使色素增感型太阳能电池的发电电力稳定后再向蓄电池供给的情况。
专利文献1:日本国特开2012-108829号公报
专利文献2:日本国特开2011-211885号公报
专利文献3:日本国特开昭62-154122号公报
专利文献4:日本国特开2012-079322号公报
然而,进行如下的尝试:使发电电力较小的发电元件发电,将发电得到的电力蓄积在蓄电池中,并通过蓄积的电力使负载装置进行工作。该情况下,存在以下的问题。
即,在将发电元件用于输入的情况下,在该期间不能够蓄电到放电电压以上的电压,所以通常使用DC/DC转换器装置等升压转换器。然而,存在在蓄电池的电压较低的状态下,升压转换器中的电压升压时的转换损耗变大,蓄电池的蓄电花费较多的时间这个问题。
上述专利文献1~4所记载的发电系统不能够应对上述问题。尤其,在专利文献2以及3中,使用发电电压较大的屋外用的太阳能电池,不需要考虑蓄电池的电压较低的状态。
发明内容
本发明是鉴于上述实际情况而完成的,本发明的目的在于提供一种在蓄电池的电压较低的状态下,能够加速针对蓄电池的蓄电时间的蓄电系统以及蓄电方法。
为了解决上述课题,本发明的第一方式所涉及的蓄电系统具备:发电元件,进行环境发电;蓄电池,通过上述发电元件的发电电力而被供电;DC/DC转换器,将上述发电元件的输出电压转换为规定的电压;第一开关部,对将上述发电元件的输出电压直接向上述蓄电池供电或者经由上述DC/DC转换器供电进行切换;以及第一切换部,将上述DC/DC转换器变成主升压模式的上述蓄电池的电压以上的电压设为第一阈值的情况下,该第一切换部对上述蓄电池的电压和上述第一阈值的电压进行比较,并根据该比较结果来控制上述第一开关部。上述第一切换部在上述蓄电池的电压为上述第一阈值的电压以下的情况下,控制上述第一开关部,以便从上述发电元件向上述蓄电池进行直接供电。上述第一切换部在上述蓄电池的电压超过上述第一阈值的电压的情况下,控制上述第一开关部,以便从上述发电元件经由上述DC/DC转换器对上述蓄电池进行供电。
在上述方式所涉及的蓄电系统中设置开关部,该开关部对于从发电元件对蓄电池直接供电还是经由DC/DC转换器进行供电进行切换。而且,切换部判定蓄电池的电压是否超过作为规定的电压的第一阈值的电压,在蓄电池的电压在第一阈值的电压以下的情况下,控制开关部,以便从发电元件对蓄电池进行直接供电。另外,切换部在蓄电池的电压超过第一阈值的电压的情况下,控制开关部,以便经由DC/DC转换器对蓄电池进行充电。
并且,在上述方式所涉及的蓄电系统中,DC/DC转换器变为主升压模式的蓄电池的电压以上的电压是第一阈值,在蓄电池的电压为第一阈值的电压以下的情况下从发电元件对蓄电池进行直接供电。而且,在蓄电池的电压上升并超过第一阈值的电压的情况下,上述方式所涉及的蓄电系统经由DC/DC转换器对蓄电池进行供电。
由此,在上述方式所涉及的蓄电系统中,即使在规定的照度以下的环境中从低照度色素增感发电元件输出的产生电力较小,蓄电池的电压较低的情况下,也不会被DC/DC转换器进行的电压升压时的转换损耗所影响,而能够快速地提升蓄电池的电压。
另外,上述蓄电池可以由第一蓄电池、和容量大于上述第一蓄电池的第二蓄电池构成,在将第二阈值设为比上述第一阈值大的值的情况下,当上述蓄电池的电压在上述第二阈值以下时,从上述发电元件仅对上述第一蓄电池进行供电。
由此,由于发电元件仅与容量较小的蓄电池连接,所以能够以较少的电力而成为第一阈值以上的电压,并能够提前变成主升压模式。
上述方式的蓄电系统可以还具备:第二开关部,进行上述第一蓄电池与上述第二蓄电池之间的电连接状态以及切断状态的切换;以及第二切换部,对上述第一蓄电池的电压和上述第二阈值的电压进行比较,并根据该比较结果来控制上述第二开关部,上述第一蓄电池和上述第二蓄电池以分别向外部负载装置供给电力的方式构成,上述第二阈值在能够使上述外部负载装置进行动作的电压以上,上述第二切换部在上述第一蓄电池的电压在上述第二阈值的电压以下的情况下,控制上述第二开关部,以便上述第一蓄电池与上述第二蓄电池之间成为切断状态,从而将上述发电元件的发电电力仅向上述第一蓄电池供给,上述第二切换部在上述第一蓄电池的电压超过上述第二阈值的电压的情况下,控制上述第二开关部,以便上述第一蓄电池与上述第二蓄电池之间成为连接状态,从而从上述第一蓄电池对上述第二蓄电池进行供电。
在上述方式所涉及的蓄电系统中,能够从使用容量不同的两种蓄电池的、各个蓄电池向外部负载装置供给电力。而且,直至第一蓄电池中所充电的电压变成第二阈值的电压为止,第一切换部一直控制第一开关部,以便仅向该第一蓄电池供给发电元件的发电电力。而且,在第一蓄电池的电压超过作为规定的电压的第二阈值的电压的情况下,第二切换部控制第二开关部,以便从第一蓄电池向第二蓄电池进行供电。
由此,即使在蓄电系统使用较大的容量的蓄电池的情况下,也能够也快速地提升向外部负载装置供给的输出电压。特别是由于第一蓄电池与外部负载装置连接,所以即使在容量较大的第二蓄电池被充电前,也能够提升向外部负载装置供给的输出电压。
上述方式所涉及的蓄电系统可以还具备:第三开关部,进行上述第一蓄电池以及上述第二蓄电池与上述外部负载装置之间的电连接状态以及切断状态的切换;以及第三切换部,对上述第一蓄电池的电压和第三阈值的电压进行比较,并根据该比较结果来控制上述第三开关部,在上述第一蓄电池的电压比上述第三阈值的电压高的状态的情况下,上述第三切换部控制上述第三开关部,以便上述第一蓄电池以及上述第二蓄电池与上述外部负载装置之间成为连接状态,在上述第一蓄电池的电压比上述第三阈值的电压低的状态的情况下,上述第三切换部控制上述第三开关部,以便上述第一蓄电池以及上述第二蓄电池与上述外部负载装置之间成为切断状态。
在上述方式所涉及的蓄电系统中设置第三开关部,该第三开关部切换第一蓄电池以及第二蓄电池与外部负载装置之间的电连接状态以及切断状态。而且,第三切换部在第一蓄电池的电压比第三阈值的电压高的情况下,使第三开关部形成连接状态,从蓄电系统对外部负载装置进行供电。另外,第三切换部在第一蓄电池的电压比第三阈值的电压低的情况下,使第三开关部形成切断状态,将外部负载装置从蓄电系统断开。
由此,在蓄电系统对蓄电装置进行初始充电的情况等第一蓄电池的电压较低的状态的情况下,停止向外部负载装置的供电来抑制不必要的电力消耗,从而能够加速对第一蓄电池的充电。
上述第三阈值的电压也可以被设定为比上述外部负载装置能够进行动作的动作电压高规定的电压的量并且比上述第二阈值的电压低。
由此,在蓄电系统对外部负载装置进行供电的情况下,能够可靠地使外部负载装置进行动作。
上述第二切换部可以具有磁滞特性,利用上述磁滞特性对上述第一蓄电池的电压和上述第二阈值的电压进行比较,上述第二切换部在上述第一蓄电池的电压超过上述第二阈值的电压的情况下,控制上述第二开关部,以便上述第一蓄电池与上述第二蓄电池之间成为连接状态,上述第二切换部在上述第一蓄电池与上述第二蓄电池之间为连接状态,并且上述第一蓄电池的电压降低到比上述第二阈值的电压低规定的电压且比上述第一阈值高规定的电压的第四阈值的电压以下的情况下,控制上述第二开关部,以便上述第一蓄电池与上述第二蓄电池之间成为切断状态。
在上述方式所涉及的蓄电系统中,第二切换部在检测出第一蓄电池的电压超过第二阈值的电压的情况下,使第一蓄电池与第二蓄电池之间连接。之后,通过从第一蓄电池对第二蓄电池进行供电,第一蓄电池的电压降低。而且,第二切换部在检测出第一蓄电池的电压降低到从第一阈值的电压低规定的电压的量且比上述第一阈值高规定的电压的第四阈值的电压以下的情况下,使第一蓄电池与上述第二蓄电池之间的连接开放切断。换句话说,第二切换部利用用带有磁滞特性来控制第二开关部的开闭。
由此,蓄电系统能够从第一蓄电池对第二蓄电池进行供电并且能够使第一蓄电池的电压不降低到第一阈值以下的电压,能够不容易使DC/DC转换器变成冷态起动模式。
另外,上述发电元件也可以由发电元件单元串联连接而构成。
由此,在上述方式所涉及的蓄电系统中,发电元件能够输出需要的电压。
上述发电元件可以是能够在规定的照度以下的环境中使用的低照度用的太阳能电池。
由此,蓄电系统即使在使用较大的容量的蓄电池将从低照度用的太阳能电池输出的电力进行蓄电的情况下,也能够快速地提升外部输出的输出电压。
另外,本发明的第二方式所涉及的蓄电方法包括:准备具备蓄电池、DC/DC转换器、开关部、和切换部的蓄电系统,该蓄电池通过进行环境发电的发电元件的发电电力而被供电,该DC/DC转换器将上述发电元件的输出电压转换成规定的电压;该开关部对将上述发电元件的输出电压直接向上述蓄电池供电或者经由上述DC/DC转换器供电进行切换,该切换部在将上述DC/DC转换器变成主升压模式的上述蓄电池的电压以上的电压设为第一阈值的情况下,对上述蓄电池的电压和上述第一阈值的电压进行比较,并根据该比较结果来控制上述开关部;在上述蓄电池的电压为上述第一阈值的电压以下的情况下,上述切换部控制上述开关部,以便从上述发电元件对上述蓄电池进行直接供电;以及在上述蓄电池的电压超过上述第一阈值的电压的情况下,上述切换部控制上述开关部,以便从上述发电元件经由上述DC/DC转换器对上述蓄电池进行供电。
由此,在上述方式所涉及的蓄电系统中,在规定的照度以下的环境中从低照度色素增感发电元件输出的产生电力较小,从而即使在蓄电池的电压较低的状态下,也能够加快对蓄电池的蓄电时间。
根据本发明的上述方式所涉及的蓄电系统,在蓄电池的电压较低的状态下,能够加快对蓄电池的蓄电时间。
附图说明
图1是表示使用本发明的蓄电系统的环境监视系统的概略构成的构成图。
图2A是表示太阳能电池的概观和太阳能电池单元的连接状态的说明图。
图2B是表示太阳能电池的概观和太阳能电池单元的连接状态的说明图。
图3是表示蓄电系统101的构成例的构成图。
图4是表示由多个蓄电池构成蓄电池A121以及蓄电池B122的例子的构成图。
图5是表示对蓄电池A121以及蓄电池B122的充电动作的方式的说明图。
图6是表示蓄电池A121和蓄电池B122的电压的变化的图像的说明图。
图7是表示蓄电系统101中的处理的流程的流程图。
图8是表示在以周为单位运用蓄电系统101的例子的示意图。
图9是表示蓄电系统101的变形例的构成图。
图10是表示蓄电系统102的构成例的构成图。
图11是表示对蓄电池123的充电动作的方式的说明图。
图12是表示蓄电系统102中的处理的流程的流程图。
图13是表示蓄电系统103的构成例的构成图。
具体实施方式
以下,参照添加附图,对本发明的实施方式进行说明。
[使用了蓄电系统的环境监视系统的例子]
图1是表示使用本发明的实施方式所涉及的蓄电系统的环境监视系统的概略构成的构成图。如图1所示,环境监视系统1由将进行环境发电的发电元件的发电电力蓄积在蓄电池中的蓄电系统100、和从蓄电系统100供电的外部负载装置200构成。作为外部负载装置200,例如列举作为无需配线、电池更换而进行动作的无线传感器发挥作用的环境监视装置210等。
环境监视装置210具备对办公室等室内的温度进行测量的温度传感器211、和对室内的湿度进行测量的湿度传感器212。环境监视装置210通过无线通信单元213朝向外部的监视系统300周期性地无线发送由温度传感器211测量出的室内温度的信息、和由湿度传感器212测量出的室内湿度的信息。
向外部负载装置200供给电力的蓄电系统100具备作为发电元件的太阳能电池110、蓄电装置120、和DC/DC转换器130。太阳能电池110是低照度用的太阳能电池,例如在10000Lux(勒克司)以下的照度下使用。在蓄电系统100中,经由DC/DC转换器130向蓄电装置120供给太阳能电池110的发电电力,并将电力蓄积在蓄电装置120中。蓄电系统100将蓄电装置120中所蓄积的电力向外部负载装置200供给。对蓄电系统100的构成和动作的详细说明如后所述。
图2A以及图2B是表示太阳能电池(发电元件)的概观和太阳能电池单元(发电元件单元)的连接状态的说明图。如图2A的俯视图所示,在太阳能电池110的受光面,4个太阳能电池单元A111、B112、C113、D114排列成平面状。4个太阳能电池单元A111、B112、C113、D114如图2B所示那样,构成为串联连接,来获得规定的输出电压Vs。
虽然图2A以及图2B所示的太阳能电池110是串联连接4个太阳能电池单元的例子,但串联连接的太阳能电池单元的个数并不被限定。太阳能电池单元的个数以朝向DC/DC转换器130输出的电压成为在DC/DC转换器130中能够以规定的效率以上进行升压动作的电压的方式而被选择。例如在太阳能电池单元为低照度色素增感太阳能电池的情况下,优选将串联连接的太阳能电池单元的个数例如设为最低三个以上。
然而,在将太阳能电池110作为输入电源的情况下,若要使外部负载装置200连续地驱动,则需要事先将无照明的夜间的消耗电力量蓄积在蓄电池中。并且,在考虑到在办公室等室内中的使用的情况下,需要事先也蓄积周末节日等的消耗电力量。为了使蓄电池中所蓄积的电力增加,能够利用增加蓄电池的容量或者将蓄电池充电到高电压等方法应对。然而,在任何的方法中,蓄电池的充电都花费时间,所以直至能够将外部负载装置200驱动为止的时间变长。
在本实施方式所涉及的蓄电系统中,为了解决上述问题,使用容量不同的两种蓄电池A121以及蓄电池B122、和作为开关机构的开关部140。
图3是表示蓄电系统101的构成的构成图。图3所示的蓄电系统101具备太阳能电池110(发电元件)、蓄电装置120、DC/DC转换器130、开关部140(第二开关部)、电压检测部150、和切换部160(第二切换部)。
太阳能电池110是图2A以及2B所示的低照度用的太阳能电池。蓄电装置120由与能量收集的用途对应的二次电池、电容器等构成,并由容量较小的蓄电池A121、和容量较大的蓄电池B122构成。
对蓄电池A(第一蓄电池)121的容量的大小而言,考虑到从太阳能电池110进行供电而提升到能够将外部负载装置200驱动的电压为止的时间、从蓄电池A121对蓄电池B122进行供电时的蓄电池A121的电压下降的程度、以及能够从蓄电池A121连续地驱动外部负载装置200的时间来设定。
另外,蓄电池B122(第二蓄电池)的容量的大小根据外部负载装置200的负载容量、和能够连续地驱动外部负载装置200的时间来设定。例如蓄电池B122相对于蓄电池A121的容量比例被设定为数倍~数十倍左右。
此外,蓄电池A121以及蓄电池B122的每个可以由单体的蓄电池构成,或者,如图4所示那样,也可以由多个蓄电池构成。在图4所示的例子中,例如蓄电池A121由蓄电池1211和蓄电池1212这2个蓄电池构成,蓄电池B122由蓄电池1221、蓄电池1222、…、蓄电池122n共n个蓄电池构成。换句话说,能够由任意个数的蓄电池构成蓄电池A121以及蓄电池B122的每个。
如图3所示,在太阳能电池110的输出侧经由供电线DCL0与DC/DC转换器(升压转换器)130的输入侧连接。DC/DC转换器130由DC/DC转换器装置等构成,并输入太阳能电池110的输出电压Vs,将电压Vs升压到规定电压来对供电线DCL1输出。此外,在本实施方式中,虽然DC/DC转换器130是为了升高电压而设置的,但也可以根据需要使用DC/DC转换器130来使电压降低。
DC/DC转换器130的输出侧经由供电线DCL1与蓄电池A121连接,并且与开关部140的一个端子a连接。开关部140的另一个端子b经由供电线DCL2与蓄电池B122连接。
开关部140根据从切换部160输入的控制信号CNT1的指示内容而使内部的开关SW1接通(ON:闭状态)或者断开(OFF:开状态),从而进行供电线DCL1与供电线DCL2之间的电连接状态以及切断状态的切换。换句话说,通过使开关SW1接通,蓄电池A121与蓄电池B122经由开关SW1并联电连接。另外,通过使开关SW1断开,蓄电池A121与蓄电池B122电断开。
此外,图3中,作为开关部140,示出由使用了机械式触点的开关SW1构成的例子。然而,实际上,开关SW1包括使用了MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field EffectTransistor:金属-氧化物半导体场效应晶体管)、IGBT(Insulated Gate BipolarTransistor:绝缘栅双极型晶体管)等半导体开关元件的半导体开关。
另外,在图3中,利用单线示出供电线DCL0、供电线DCL1、以及供电线DCL2,但实际上包括正极侧的供电线和负极侧的供电线(或者接地线)。另外,开关部140的开关SW1可以是进行正极侧的供电线和负极侧的供电线中的、例如仅正极侧的供电线的连接状态以及切断状态的切换的1电路的开关,或者开关SW1也可以是进行正极侧的供电线和负极侧的供电线两者的连接状态以及切断状态的切换的2电路的开关。在后述的图9、图10以及图13中也同样。
电压检测部150例如使用电阻分压电路来构成,对供电线DCL1的电压进行检测。此外,供电线DCL1的电压是与蓄电池A121的电压Va相同的电压。因此,电压检测部150通过检测供电线DCL1的电压,作为结果,检测作为蓄电池A121的充电电压的电压Va。电压检测部150朝向切换部160输出蓄电池A121的电压Va的检测信号Vf。。
切换部160具备比较器161。比较器161对由未图示的基准电压生成电路生成的规定的基准电压Ref1、和从电压检测部150输入的蓄电池A121的电压Va的检测信号Vf进行比较。基准电压Ref1与蓄电池A121的电压V1(第二阈值的电压)对应,并在判定蓄电池A121的电压Va是否超过能够进行对蓄电池B122的供电的电压V1时使用。
切换部160根据比较器161中的比较结果,朝向开关部140输出使开关部140的开关SW1接通/断开(开闭)的控制信号CNT1。开关部140基于控制信号CNT1来进行开关SW1的开闭动作。
换句话说,切换部160在蓄电池A121的电压Va低于电压V1的情况下,通过控制信号CNT1使开关部140的开关SW1断开,来使蓄电池A121和蓄电池B122电断开。由此,太阳能电池110的发电电力经由DC/DC转换器130仅向给蓄电池A121供给。
另外,切换部160在蓄电池A121的电压Va超过电压V1的情况下,使开关SW1接通来使蓄电池A121和蓄电池B122并联连接。作为其结果,通过蓄电池A121中所蓄积的电荷或者通过DC/DC转换器130的输出电力和蓄电池A121中所蓄积的电荷两者对蓄电池B122进行供电。
此外,在对蓄电池B122进行供电时,由于DC/DC转换器130的输出电力较小,所以主要由蓄电池A121对蓄电池B122进行供电。因此,在以下的说明中,对蓄电池B122的供电,设为从蓄电池A121进行供电来进行说明。
另外,在切换部160的比较器161对蓄电池A121的电压Va的检测信号Vf和基准电压Ref1的大小关系进行比较时,利用磁滞特性来进行判定。换句话说,比较器161检测出蓄电池A121的电压Va超过电压V1后,在电压Va降低到比电压V1低规定电压的量ΔV的电压V1’(=V1-ΔV)时,判定为蓄电池A121的电压Va降低到电压V1以下。
因此,切换部160在检测出蓄电池A121的电压Va超过电压V1,而一旦输出使开关SW1接通的控制信号CNT1后,则连续输出使SW1接通的控制信号CNT1,直至电压Va降低到电压V1’(第四阈值的电压)为止。
此外,电压V1’被设定为比电压V1低规定电压且比外部负载装置200的可驱动电压VL高规定的电压(V1’>VL)。换句话说,电压V1也被设定为比外部负载装置200的可驱动电压VL高的电压(V1>V1’>VL)。由此,能够难以使DC/DC转换器变成冷态起动模式。
图5是表示对蓄电池A121以及蓄电池B122的充电动作的方式的说明图。以下,参照图5,对向蓄电池A121以及蓄电池B122的充电动作的方式进行说明。
在最初开始对蓄电装置120的供电的情况下,换句话说,在蓄电池A121和蓄电池B122两者都未充电的情况下,首先,如状态(1)所示那样,使开关部140的开关SW1断开。由此,从DC/DC转换器130仅向蓄电池A121流动充电电流Ia,优先对蓄电池A121进行充电。
而且,在蓄电池A121的充电继续进行,并且蓄电池A121的电压增加到能够对蓄电池B122进行供电的电压V1的情况下,如状态(2)所示,使开关部140的开关SW1接通。由此,通过蓄电池A121中所蓄积的电荷,从蓄电池A121向蓄电池B122流动充电电流Iab来对蓄电池B122进行供电。
之后,通过从蓄电池A121向蓄电池B122流动电流Iab,从而蓄电池A121的电压Va降低到蓄电池A121与蓄电池B122平衡的电压。因此,切换部160在蓄电池A121的电压Va低于外部负载装置200的可驱动电压VL前,换句话说,蓄电池A121的电压降低到电压V1’(V1>V1’>VL)的情况下,如状态(3)所示,使开关部140的开关SW1断开,来使蓄电池B122从蓄电池A121电断开。蓄电池A121的电压降低到电压V1’的检测利用上述的比较器161的磁滞特性来进行。因此,蓄电池A121的电压Va在电压V1与电压V1’之间变动。
之后,通过反复状态(2)和状态(3),在蓄电系统101中,向外部负载装置200流动电流IL,使外部负载装置200驱动,并且能够继续进行对蓄电池B122的蓄电。如此,在蓄电系统101中,通过反复状态(2)和状态(3)来继续进行对蓄电池B122的蓄电。由此,能够对蓄电池B122进行充电,以便即使在夜间、休息日也能够连续地驱动外部负载装置200。
另外,图6是表示蓄电池A121和蓄电池B122的电压的变化的图像的说明图。图6中,横轴表示时间t的经过,纵轴表示电压,示出蓄电池A121的电压Va的时间变化的情况、和蓄电池B122的电压Vb的时间变化的情况。
在图6的时刻t0,从太阳能电池110经由DC/DC转换器130开始蓄电装置120的充电。在时刻t0的充电开始时,如图5的状态(1)所示,切换部160使开关部140的开关SW1断开,开始仅对蓄电池A121的供电。
接着,从时刻t0到时刻t1,蓄电池A121的电压Va逐渐地上升,在时刻t1,若达到能够驱动外部负载装置200的电压VL,则启动外部负载装置200。
此外,外部负载装置200例如是上述的环境监视装置210,环境监视装置210周期性地向外部无线发送温度信息、湿度信息等。
而且,从时刻t1到外部负载装置200启动后的时刻t2,若蓄电池A121的电压Va上升到电压V1,则切换部160使开关部140的开关SW1接通,通过蓄电池A121中所蓄积的电荷对蓄电池B122进行供电。
在从蓄电池A121对蓄电池B122进行供电的情况下,蓄电池A121的电压Va降低到蓄电池A121和蓄电池B122平衡的电压。因此,切换部160在蓄电池A121的电压Va低于外部负载装置200的可驱动电压VL前,换句话说,蓄电池A121的电压降低到电压V1’(V1>V1’>VL)的情况下,使开关SW1断开,来使蓄电池B122从蓄电池A121电断开。而且,在使开关SW1断开后,再次在蓄电池A121的电压Va超过电压V1的情况下,切换部160再次使开关SW1接通,从而从蓄电池A121对蓄电池B122进行供电。换句话说,切换部160一边反复开关SW1的接通/断开动作,一边从蓄电池A121对蓄电池B122进行供电。
因此,蓄电池A121的电压Va如利用图6的虚线包围的部分E放大所示那样,成为在电压V1与电压V1’之间变动的电压。
而且,在时刻t2以后,继续进行对蓄电池B122的充电,蓄电池B122的电压Vb逐渐地上升起来。
而且,若到达时刻t2后的时刻t3,则蓄电池B122的电压Vb被充电到与蓄电池A121的电压几乎相等。在时刻t3以后,能够从蓄电池A121以及蓄电池B122进行对外部负载装置200的供电。
此外,若蓄电池A121以及蓄电池B122的电压变成电压VH,则DC/DC转换器130为了防止对蓄电池A121以及蓄电池B122的过充电,而停止输出,来停止对蓄电池A121以及蓄电池B122的供电。
另外,图7是表示蓄电系统101中的处理的流程的流程图,利用流程图表示上述的蓄电系统101中的动作的流程。
以下,参照图7,对该处理的流程进行说明。
首先,假设蓄电池A121以及蓄电池B122处于未充电的状态。而且,若蓄电系统101启动(步骤S11),则切换部160使开关部140的开关SW1断开(步骤S12)。而且,太阳能电池110经由DC/DC转换器130仅对蓄电池A121开始供电(步骤S13)。
接着,通过对蓄电池A121进行供电,蓄电池A121的电压Va上升。而且,切换部160的比较器161判定蓄电池A121的电压Va是否超过能够进行对蓄电池B122的供电的电压V1(步骤S14)。
而且,在步骤S14中,在判定为蓄电池A121的电压Va超过电压V1的情况下(步骤S14:是),移至步骤S15的处理。在步骤S15中,切换部160使开关部140的开关SW1接通,开始从蓄电池A121对蓄电池B122的供电。通过从蓄电池A121对蓄电池B122进行供电,从而蓄电池A121的电压Va下降。
接着,切换部160的比较器161判定蓄电池A121的电压Va是否低于电压V1’(=V1-ΔV)(步骤S16)。
而且,在步骤S16中,判定为蓄电池A121的电压Va不低于电压V1’的情况下(步骤S16:否),切换部160返回到步骤S15的处理,继续从蓄电池A121对蓄电池B122的供电。
另一方面,在步骤S16中,判定为蓄电池A121的电压Va低于电压V1’的情况下(步骤S16:是),切换部190返回到步骤S12的处理,使开关部140的开关SW1断开,再次开始仅对蓄电池A121的供电。
通过上述处理的流程,蓄电系统101在使用较大的容量的蓄电池的情况下,也能够快速地提升输出给外部负载装置200的电压。另外,在蓄电系统101中,使外部负载装置200驱动并同时能够继续进行对蓄电池B122的蓄电。
另外,图8是表示在以周为单位运用蓄电系统101的例子的图。对图8所示的例子而言,横轴表示时间t的经过,纵轴表示电压,利用图像示出蓄电池A121的电压Va和蓄电池B122的电压Vb的电压变迁的情况。
此外,图8并不是蓄电池A121以及蓄电池B122的电压的详细的变化特性,而是概念性地示出针对蓄电池A121以及蓄电池B122的充电的方式。换句话说,图8概念性地示出按照一日单位重复办公室的室内因照明、外部光的入射而变亮的“亮”的期间、和夜间等室内的照明熄灭而变暗的“暗”的期间的情况下的、以周为单位(从星期一到星期日)的蓄电池A121和蓄电池B122的电压变化的趋势。
以下,参照图8,对蓄电池A121的电压Va和蓄电池B122的电压Vb在以周为单位的变迁的概要进行说明。
首先,在第一日的最初的时刻(时刻t10),蓄电池A121以及蓄电池B122都处于未充电的状态。而且,在时刻t10,办公室的室内因照明、外部光而变亮,在时刻t10以后,开始从太阳能电池110对蓄电池A121的供电。
接着,蓄电池A121的电压Va逐渐地增加,到时刻t11,若蓄电池A121的电压Va变为电压Va1,则开始对蓄电池B122的供电,蓄电池B122的电压Vb开始上升。
接着,从时刻t11到时刻t12,换句话说,直至在时刻t12办公室的照明等降低而进入“暗”的期间为止,继续对蓄电池A121以及蓄电池B122的供电,在时刻t12,蓄电池A121的电压Va上升到电压Va2,蓄电池B122的电压上升到电压Vb1。
而且,在时刻t12,若在时刻t12办公室的照明等熄灭变暗而进入“暗”的期间,则不进行来自太阳能电池110的电力的供给。而且,从时刻t12到第二日点亮照明的时刻t21为止的“暗”的期间,通过从蓄电池A121对外部负载装置200进行供电,从而蓄电池A121的电压Va在时刻t12以后逐渐地降低。另外,也停止对蓄电池B122的供电,蓄电池B122的电压变成电压Vb1那样的恒定的电压。而且,蓄电池A121的电压在时刻t21降低到电压Va1。
此外,蓄电池A121的电压Va被设定成即使在降低到电压Va1的状态下,蓄电池A121也将电压Va1供给到外部负载装置200,从而能够连续地驱动外部负载装置200。换句话说,蓄电池A121的充电容量被设定成在办公室的照明等熄灭而变暗的“暗”的期间,能够驱动外部负载装置200。
如此,在蓄电系统101中,在“亮”的期间,进行对蓄电池A121的供电、和对蓄电池B122的供电,在“暗”的期间,从蓄电池A121对外部负载装置200进行供电,并且停止对蓄电池B122的供电。
接着,对于第二日也是同样,在从第二日的时刻t21到t22的“亮”的期间中,对蓄电池A121以及蓄电池B122进行供电,蓄电池B122上升到电压Vb2。另外,同样地,在从第三日的时刻t31到t32的“亮”的期间,对蓄电池A121以及蓄电池B122进行供电,蓄电池B122上升到电压Vb3。另外,同样地,在从第四日的时刻t41到t42的“亮”的期间中,对蓄电池A121以及蓄电池B122进行供电,蓄电池B122上升到电压Vb4。
接着,在从第四日的时刻t42到第五日的时刻t51的“暗”的期间,通过从蓄电池A121对外部负载装置200进行供电,由此蓄电池A121的电压Va逐渐地降低,在时刻t43,蓄电池A121的电压Va和蓄电池B122的电压Vb变为相同的电压。
而且,在第四日的时刻t43以后,开关部140的开关SW1继续为接通状态,蓄电池A121的电压和蓄电池B122的电压以相同的电压(Va≈Vb)变迁。
而且,从第五日的时刻t52进入“暗”的期间,从第五日的时刻t52到时刻t61的期间、从作为休息日的第六日的时刻t61到时刻t71的期间、以及相同地从作为休息日的第七日的时刻t71到时刻t72的期间变为“暗”的期间。在从时刻t52到时刻t72为止的“暗”的期间中,从蓄电池A121和蓄电池B122两者对外部负载装置200进行供电。
此外,在从蓄电池A121对蓄电池B122进行供电情况下,蓄电池A121的电压Va比蓄电池B122的电压高构成开关部140的开关SW1的半导体元件所产生的电压下降量(例如0.3V左右)。反之,在从蓄电池B122对供电线DCL1进行供电的情况下,蓄电池A121的电压Va比蓄电池B122的电压Vb低构成开关SW1的半导体元件所产生的电压下降量。
因此,即使在开关部140的开关SW1为接通状态下,在蓄电池A121的电压Va比蓄电池B122的电压高的情况下,蓄电池A121的电荷也优先地被供给到外部负载装置200。而且,若蓄电池A121中所蓄积的电荷变少,蓄电池A121的电压Va降低,则蓄电池A121从蓄电池B122接受电荷的供给。由此,从蓄电池A121对外部负载装置200进行供电。或者,从蓄电池B122经由开关部140以及供电线DCL1对外部负载装置200直接进行供电。
如以上说明那样,在以周为单位运用蓄电系统101的情况下,事先在平日(从第一日到第五日)进行蓄电池B122的充电,能够在休息日(第六日以及第七日)利用蓄电池B122中所蓄积的电力。
另外,图9是表示蓄电系统101的变形例的构成图。
图9所示的蓄电系统101A具备切换部170(第三切换部)和开关部180(第三开关部),在这一点上与图3所示的蓄电系统101不同。
在图9中,电压检测部150将蓄电池A121的电压Va的检测信号Vf输出到切换部160,并且也输出到切换部170。
另外,开关部180的一个端子a与供电线DCL1连接,另一个端子b经由供电线DCL10与外部负载装置200连接。
开关部180根据从切换部170输入的控制信号CNT2的指示内容来使内部的开关SW2接通或者断开,从而进行供电线DCL1与供电线DCL10之间的电连接状态以及切断状态的切换。换句话说,通过使开关SW2接通,来使供电线DCL1和供电线DCL10连接,并从蓄电系统101A向外部负载装置200供给电力。
上述切换部170具备比较器171。比较器171对由未图示的基准电压生成电路生成的规定的基准电压RefL、和从电压检测部150输入的蓄电池A121的电压Va的检测信号Vf进行比较。基准电压RefL与外部负载装置200的可驱动电压VL(第三阈值的电压)对应,并在判定蓄电池A121的电压Va是否超过能够驱动外部负载装置200的电压VL时使用。
切换部170根据比较器171中的比较结果,朝向开关部180输出控制信号CNT2。控制信号CNT2控制开关部180的开关SW2的接通/断开。开关部180基于控制信号CNT2的指示内容来进行开关SW2的开闭。
切换部170在蓄电池A121的电压Va在电压VL以下的情况下,使开关部180的开关SW2断开。由此,供电线DCL1与供电线DCL10电断开,蓄电系统101A的电力不向外部负载装置200供给。
另外,切换部170在蓄电池A121的电压Va超过电压VL的情况下,使开关SW2接通。由此,供电线DCL1与供电线DCL10连接,蓄电系统101A的电力向外部负载装置200供给。
由此,蓄电系统101A能够仅在能够供给与外部负载装置200的输入电源规格(输入电压范围)对应的电压的情况下,对外部负载装置200进行供电。
此外,示出在上述的蓄电系统101以及蓄电系统101A中使用蓄电池A121和蓄电池B122这2个蓄电池的例子。然而,也可以设置比蓄电池B122大的容量的第三个蓄电池C(未图示)。该情况下,在蓄电池A121的电压Va和蓄电池B122的电压Vb变成规定电压以上的情况下,也对蓄电池C进行供电。由此,能够将蓄电池C作为与非常用或者以月为单位等长期间对应的蓄电池使用。
如以上说明那样,蓄电系统101具备蓄电池A121(第一蓄电池)、蓄电池B122(第二蓄电池)、开关部140、以及切换部160。蓄电池A121通过太阳能电池的发电电力而被供电。蓄电池B122与蓄电池A121相比容量较大。开关部140进行蓄电池A121与蓄电池B122之间的电连接状态以及切断状态的切换。切换部160对蓄电池A121的电压Va与电压V1(第二阈值的电压)进行比较,并根据该比较结果来控制开关部140。另外,切换部160在蓄电池A121的电压Va在电压V1以下的情况下,控制开关部140,以便蓄电池A121和蓄电池B122成为切断状态,从而将太阳能电池110的发电电力仅向蓄电池A121供给。并且,切换部160在蓄电池A121的电压超过电压V1的情况下,控制开关部140,以便使蓄电池A121与蓄电池B122之间连接,从而从蓄电池A121对蓄电池B122进行供电。
如此,在蓄电系统101中使用容量不同的两种蓄电池A121以及蓄电池B122、和开关部140。而且,直至外部负载装置200能够驱动的电压VL(更准确地说,能够对蓄电池B122进行供电的电压V1)为止,优先对第一蓄电池A121进行供电。而且,在蓄电池A121的电压Va超过电压V1的情况下,从蓄电池A121对蓄电池B122进行供电。
由此,即使在使用较大的容量的蓄电池的情况下,也能够快速地提升蓄电系统101的输出电压。因此,蓄电系统101能够快速地启动外部负载装置200。
图10是表示蓄电系统102的构成例的构成图。
若图10所示的蓄电系统102与图3所示的蓄电系统101相比较,则以下的点不同。首先,蓄电系统102不包括图3所示的开关部140,而具备开关部141(第一开关部)。另外,蓄电装置120由单体的蓄电池123构成。另外,切换部190(第一切换部)的比较器191将蓄电池A121的电压Va的检测信号Vf与从未图示的基准电压生成电路输出的规定的基准电压Refm相比较。而且,对开关部141而言,触点c经由供电线DCL0与太阳能电池110连接,触点a与供电线DCL1连接,触点b经由供电线DCL3与DC/DC转换器130连接。其它的构成与图3所示的蓄电系统101相同。因此,在同一构成部分标记同一符号,重复的说明省略。
然而,在从蓄电池123的电压与0V(零伏特)接近这样的低电压的状态进行充电的情况下,一般的DC/DC转换器只能够以非常低的效率进行升压,升压时的转换损耗变大。这样的状态被称为启动模式或冷态起动模式,在能量收集这样的对微弱的电力进行蓄电的情况下成为较大的问题。换句话说,DC/DC转换器130能够在蓄电池123被蓄电到规定的电压后而开始进行被称为主升压(Mainboost)等的高效率的升压动作。例如DC/DC转换器130的转换效率在转换效率较低的模式即启动模式、冷态起动模式下,为10~40%左右,在转换效率较高的模式即主升压模式下为70~90%左右。
此外,在以下的说明中,将DC/DC转换器130中的转换效率变成规定的值以上的蓄电池123的电压Va称为主升压的电压Vm。另外,作为主升压的电压Vm,换句话说DC/DC转换器130变为主升压模式的电压,优选是DC/DC转换器130的转换效率在70%以上的蓄电池123的电压。
因此,在蓄电系统102中,切换部190的比较器191将蓄电池123的电压Va的检测信号Vf与规定的基准电压Refm比较,来判定蓄电池123的电压Va是否超过主升压的电压Vm。基准电压Refm与蓄电池123的电压Vm对应,并在判定蓄电池123的电压Va的值是否超过主升压的电压Vm以上的电压即规定电压Vc(第一阈值的电压)时使用。此外,作为本实施方式中的能够进行主升压的电压Vm以及规定的电压Vc的一个例子,列举能够进行主升压的电压Vm为1.8V,规定的电压Vc(第一阈值的电压)为2.0V。
而且,在蓄电池123的电压Va在规定电压Vc以下的情况下,切换部190使开关SW3的触点a和触点c导通,从太阳能电池110对蓄电池123进行直接供电。另外,在蓄电池123的电压超过规定电压Vc的情况下,切换部190使开关SW3的触点b和触点c导通,经由DC/DC转换器130对蓄电池123进行供电。此外,规定的电压Vc(第一阈值)被设定为在DC/DC转换器130变成主升压模式后对DC/DC转换器130供电即可,规定的电压(第一阈值)Vc与DC/DC转换器130变成主升压模式的电压Vm也可以相等。
图11是表示对蓄电池123的充电动作的方式的说明图。
如图11的状态(1)所示,直至蓄电池123的电压Va变成规定的电压Vc为止,切换部190使开关部141的开关SW3的触点a和触点c导通。而且,从太阳能电池110向蓄电池123流动电流Ia来进行直接供电。之后,若蓄电池123的电压Va变成规定电压Vc,则切换部190使开关部141的开关SW3的触点b与触点c导通,从太阳能电池110对DC/DC转换器130进行供电。并且,从DC/DC转换器130向蓄电池123流动电流Ib来进行供电。
另外,图12是表示蓄电系统102中的处理的流程的流程图,利用流程图表示上述的蓄电系统102中的动作的流程。以下,参照图12,对该处理的流程进行说明。
首先,假设蓄电池123处于未充电的状态。而且,若蓄电系统102启动(步骤S100),则切换部190最初向开关部140发送控制信号CNT3,使开关部141的开关SW3的触点a与触点c导通,而使触点b与触点c不导通(步骤S101)。由此,切换部190开始从太阳能电池110向蓄电池123的直接供电(步骤S102)。
接着,通过对蓄电池123进行供电,蓄电池123的电压Va(与供电线DCL1相同的电压)逐渐地上升。接着,切换部190的比较器191判定蓄电池123的电压Va是否超过规定的电压Vc(步骤S103)。
而且,在步骤S103中,在判定为蓄电池123的电压Va未超过电压Vc的情况下(步骤S103:否),返回到步骤S101的处理。该情况下,切换部190使开关部141的开关SW3的触点a与触点c导通,而使触点b与触点c不导通,使从太阳能电池110向蓄电池123的直接供电继续。
接着,继续进行对蓄电池123的充电,蓄电池123的电压Va上升,在判定为蓄电池123的电压Va超过电压Vc的情况下(步骤S103:是),移至步骤S104的处理。该情况下,切换部190使开关部141的开关SW3的触点a与触点c不导通,而使触点b与触点c导通(步骤S104)。由此,切换部190从DC/DC转换器130对蓄电池123进行供电(步骤S105)。
接着,切换部190返回到步骤S103的处理,再次开始从步骤S103开始的处理。
通过上述处理的流程,在蓄电系统102中,直至蓄电池123的电压Va变成规定电压Vc为止,从太阳能电池110对蓄电池123进行直接供电。而且,若蓄电池123的电压Va超过规定的电压Vc,则能够从太阳能电池110经由DC/DC转换器130对蓄电池123进行供电。换句话说,在蓄电系统101A中,对充电电压较低的状态的蓄电池123进行供电时,不会被DC/DC转换器进行的电压升压时的转换损耗所影响而能够进行供电。因此,在蓄电池123中所充电的电压Va较低的状态下,能够加快对蓄电池123的蓄电时间。
在蓄电系统102中,判断是否仅从蓄电池123的电压Va经由DC/DC转换器130对蓄电池123进行供电。
特别是在规定的照度以下的环境中,使用低照度用的低照度色素增感太阳能电池作为蓄电池123,产生电力较小。该情况下,与蓄电池123导通的DC/DC转换器130直至蓄电池123的电压Va变成电压Vm以上为止一直处于转换效率较低的模式。而且,若蓄电池123的电压变成第一阈值的电压Vm以上,则DC/DC转换器130变成转换效率较高的主升压模式。
因此,蓄电系统102在规定的照度以下的环境中特别有效。
如以上说明那样,蓄电系统102具备蓄电池123、DC/DC转换器130、开关部141、和切换部190。蓄电池123通过太阳能电池110的发电电力而被供电。DC/DC转换器130将太阳能电池110的输出电压升压到规定的电压。开关部141对将太阳能电池110的输出电压直接向蓄电池123供电或者经由经由DC/DC转换器130供电进行切换。在将DC/DC转换器130变成主升压模式的蓄电池123的电压Vm以上的电压Vc设为第一阈值的情况下,切换部190对蓄电池123的电压和第一阈值的电压Vc进行比较,并根据该比较结果来控制开关部141。另外,切换部190在蓄电池123的电压在第一阈值的电压Vc以下的情况下,控制开关部141,以便从太阳能电池110对蓄电池123进行直接供电。并且,切换部190在蓄电池123的电压超过第一阈值的电压Vc的情况下,控制开关部141,以便从太阳能电池110经由DC/DC转换器130对蓄电池123进行供电。
在这样的构成的蓄电系统102中设置开关部141,该开关部141对从太阳能电池110对蓄电池123直接供电还是经由DC/DC转换器130供电进行切换。而且,切换部190判定蓄电池123的电压Va是否超过规定的电压Vc,在蓄电池123的电压Va在规定的电压Vc以下的情况下,控制开关部141,以便从太阳能电池110对蓄电池123进行直接供电。另外,切换部190在蓄电池123的电压Va超过规定电压Vc的情况下,控制开关部141,以便从太阳能电池110经由DC/DC转换器130对蓄电池123进行供电。
由此,在蓄电系统102中,在蓄电池123的电压Va较低的状态下,不会被DC/DC转换器130的升压时的转换损耗所影响,而能够从太阳能电池110对蓄电池123直接供电。这样,在蓄电系统102中,在蓄电池123的电压Va较低的状态下,能够加快对蓄电池123的蓄电时间。因此,能够快速地提升蓄电池123的电压。
图13是表示蓄电系统103的构成例的构成图。
若图13所示的蓄电系统103与图3所示的蓄电系统101相比较,则仅在还具备开关部141(第一开关部)和切换部190(第一切换部)这一点上不同。其它的构成与图3所示的蓄电系统101相同。因此,对同一构成部分标记同一符号,重复的说明省略。
在图13所示的蓄电系统103中,在蓄电池A121(第一蓄电池)为未充电或者蓄电池A121的电压Va较低的情况下,与蓄电系统101同样地,切换部160使开关部140的开关SW1断开,仅对蓄电池A121进行供电。
另外,同时,与蓄电系统102同样地,切换部190使开关部141的开关SW3的触点a与触点c导通,而使触点b与触点c不导通。换句话说,在蓄电系统103中,在蓄电池A121未充电或者蓄电池A121的电压Va较低的情况下,不经由DC/DC转换器130而从太阳能电池110对蓄电池A121直接供电。
而且,开始对蓄电池A121的供电后,蓄电池A121的电压Va逐渐地上升,在电压Va达到规定的电压Vc的情况下,切换部190使开关部141的开关SW3的触点b与触点c导通(使触点a与触点c不导通),经由DC/DC转换器130对蓄电池A121进行供电。
之后,与蓄电系统101同样地,在蓄电池A121的电压达到能够驱动外部负载装置200的电压VL(VL>Vc)的情况下,对外部负载装置200开始供电,在蓄电池A121的电压达到电压V1(第二阈值的电压)(V1>VL>Vc)的情况下,开始从蓄电池A121对蓄电池B122的供电。
这样,在蓄电系统103中,在充电开始时,最初仅对容量较小的蓄电池A121优先进行供电。并且,在蓄电池A121的电压Va比主升压的电压Vc低的期间,不经由DC/DC转换器130,而从太阳能电池110对蓄电池A121进行直接供电。由此,在蓄电系统103中,能够选择容量较小的蓄电池A121进行供电,并且不会被DC/DC转换器中的升压时的转换损耗所影响而能够对蓄电池A121进行供电。因此,能够快速地提升蓄电池A121的电压Va。
此外,蓄电系统103也可以具备图9(蓄电系统101A)所示那样的切换部170和开关部180。
此外,在上述的蓄电系统(100、101、101A、102、103)中,虽然示出使用了太阳能电池110作为发电元件的例子,但作为发电手段,除此之外也可以使用振动、热、风力、电波等。
以上,虽然对本发明进行了说明,但本发明的蓄电系统并不仅限于上述的图示例子,当然在不脱离本发明的要旨的范围内可加入各种变更。
附图标记说明
100、101、101A、102、103…蓄电系统;110…太阳能电池(发电元件);111、112、113、114…太阳能电池单元(发电元件单元);120…蓄电装置;121…蓄电池A(第一蓄电池);122…蓄电池B(第二蓄电池);130…DC/DC转换器;140…开关部(第二开关部);141…开关部(第一开关部);180…开关部(第三开关部);150…电压检测部;160…切换部(第二切换部);170…切换部(第三切换部);190…切换部(第一切换部);161、171、191…比较器;200…外部负载装置;210…环境监视装置。

Claims (9)

1.一种蓄电系统,具备:
发电元件,进行环境发电;
蓄电池,通过所述发电元件的发电电力而被供电;
DC/DC转换器,将所述发电元件的输出电压转换成规定的电压;
第一开关部,对将所述发电元件的输出电压直接向所述蓄电池供电或者经由所述DC/DC转换器供电进行切换;以及
第一切换部,在将所述DC/DC转换器变成主升压模式的所述蓄电池的电压以上的电压设为第一阈值的情况下,该第一切换部对所述蓄电池的电压和所述第一阈值的电压进行比较,并根据该比较结果来控制所述第一开关部,
所述第一切换部在所述蓄电池的电压在所述第一阈值的电压以下的情况下,控制所述第一开关部,以便从所述发电元件向所述蓄电池进行直接供电,
所述第一切换部在所述蓄电池的电压超过所述第一阈值的电压的情况下,控制所述第一开关部,以便从所述发电元件经由所述DC/DC转换器向所述蓄电池进行供电。
2.根据权利要求1所述的蓄电系统,其中,
所述蓄电池由第一蓄电池、和容量比所述第一蓄电池大的第二蓄电池构成,
在将第二阈值设为比所述第一阈值大的值的情况下,当所述蓄电池的电压在所述第二阈值以下时,从所述发电元件仅对所述第一蓄电池进行供电。
3.根据权利要求2所述的蓄电系统,其中,还具备:
第二开关部,进行所述第一蓄电池与所述第二蓄电池之间的电连接状态以及切断状态的切换;以及
第二切换部,对所述第一蓄电池的电压和所述第二阈值的电压进行比较,并根据该比较结果来控制所述第二开关部,
所述第一蓄电池和所述第二蓄电池以分别对外部负载装置供给电力的方式构成,
所述第二阈值在能够使所述外部负载装置进行动作的电压以上,
所述第二切换部在所述第一蓄电池的电压在所述第二阈值的电压以下的情况下,控制所述第二开关部,以便所述第一蓄电池与所述第二蓄电池之间成为切断状态,从而将所述发电元件的发电电力仅向所述第一蓄电池供电,
所述第二切换部在所述第一蓄电池的电压超过所述第二阈值的电压的情况下,控制所述第二开关部,以便所述第一蓄电池与所述第二蓄电池之间成为连接状态,从而从所述第一蓄电池向所述第二蓄电池进行供电。
4.根据权利要求3所述的蓄电系统,其中,还具备:
第三开关部,进行所述第一蓄电池以及所述第二蓄电池与所述外部负载装置之间的电连接状态以及切断状态的切换;以及
第三切换部,对所述第一蓄电池的电压和第三阈值的电压进行比较,并根据该比较结果来控制所述第三开关部,
在所述第一蓄电池的电压高于所述第三阈值的电压的状态的情况下,所述第三切换部控制所述第三开关部,以便所述第一蓄电池以及所述第二蓄电池与所述外部负载装置之间成为连接状态,
在所述第一蓄电池的电压低于所述第三阈值的电压的状态的情况下,所述第三切换部控制所述第三开关部,以便所述第一蓄电池以及所述第二蓄电池与所述外部负载装置之间成为切断状态。
5.根据权利要求4所述的蓄电系统,其中,
所述第三阈值的电压被设定为比所述外部负载装置能够进行动作的动作电压高规定的电压的量并且比所述第二阈值的电压低。
6.根据权利要求3至5中的任意一项所述的蓄电系统,其中,
所述第二切换部具有磁滞特性,利用所述磁滞特性对所述第一蓄电池的电压和所述第二阈值的电压进行比较,
所述第二切换部在所述第一蓄电池的电压超过所述第二阈值的电压的情况下,控制所述第二开关部,以便所述第一蓄电池与所述第二蓄电池之间成为连接状态,
所述第二切换部在所述第一蓄电池与所述第二蓄电池之间为连接状态,并且所述第一蓄电池的电压降低到比所述第二阈值的电压低规定的电压且比所述第一阈值高规定的电压的第四阈值的电压以下的情况下,控制所述第二开关部,以便所述第一蓄电池与所述第二蓄电池之间成为切断状态。
7.根据权利要求3至5中的任意一项所述的蓄电系统,其中,
所述发电元件由发电元件单元串联连接而构成。
8.根据权利要求3至5中的任意一项所述的蓄电系统,其中,
所述发电元件是能够在规定的照度以下的环境中使用的低照度用的太阳能电池。
9.一种蓄电方法,包括:
准备具备蓄电池、DC/DC转换器、开关部、和切换部的蓄电系统,该蓄电池通过进行环境发电的发电元件的发电电力而被供电,该DC/DC转换器将所述发电元件的输出电压转换成规定的电压,该开关部对将所述发电元件的输出电压直接向所述蓄电池供电或者经由所述DC/DC转换器供电进行切换,该切换部在将所述DC/DC转换器变成主升压模式的所述蓄电池的电压以上的电压设为第一阈值的情况下,对所述蓄电池的电压和所述第一阈值的电压进行比较,并根据该比较结果来控制所述开关部;
在所述蓄电池的电压为所述第一阈值的电压以下的情况下,所述切换部控制所述开关部,以便从所述发电元件对所述蓄电池进行直接供电;以及
在所述蓄电池的电压超过所述第一阈值的电压的情况下,所述切换部控制所述开关部,以便从所述发电元件经由所述DC/DC转换器向所述蓄电池进行供电。
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